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JP6980205B2 - Hydrogen production catalyst and its production method, and hydrogen production equipment - Google Patents
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Hydrogen production catalyst and its production method, and hydrogen production equipment Download PDF

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Description

本発明は、水素製造用触媒及びその製造方法、並びに水素製造装置に関する。 The present invention relates to a catalyst for hydrogen production, a method for producing the same, and a hydrogen production apparatus.

燃料電池の燃料となる水素は、水蒸気改質反応により、例えば、メタンガスを高温で水蒸気と反応させることで製造される。近年では、燃料電池自動車の普及に向けて、小型の水素製造装置の開発がなされており、これに併せて、低い温度領域でも高い触媒活性を示す水素製造用触媒が求められている。 Hydrogen, which is a fuel for a fuel cell, is produced by a steam reforming reaction, for example, by reacting methane gas with steam at a high temperature. In recent years, small hydrogen production devices have been developed for the widespread use of fuel cell vehicles, and at the same time, there is a demand for hydrogen production catalysts that exhibit high catalytic activity even in a low temperature range.

水蒸気改質反応に用いられる金属ハニカム触媒は、従来からよく使われているペレット触媒より、圧力損失が小さく、ホットスポットが発生しにくく、伝熱性に優れる等の特徴を有する。このため、より低コストで、高効率の金属ハニカム触媒の開発がなされている。非特許文献1では、ニッケル箔を用いた水素製造用ハニカム触媒について記載されている。 The metal honeycomb catalyst used in the steam reforming reaction has features such as smaller pressure loss, less generation of hot spots, and excellent heat transferability than the pellet catalysts commonly used in the past. Therefore, a metal honeycomb catalyst with lower cost and higher efficiency has been developed. Non-Patent Document 1 describes a honeycomb catalyst for hydrogen production using a nickel foil.

Appl. Catal. A: General 507 (2015) 162-168Appl. Catal. A: General 507 (2015) 162-168

しかしながら、非特許文献1の純ニッケル箔のハニカム触媒は、低い温度領域で低い触媒活性を示すため、小型の水素製造装置に適用することは難しいという問題がある。 However, the pure nickel foil honeycomb catalyst of Non-Patent Document 1 exhibits low catalytic activity in a low temperature region, and therefore has a problem that it is difficult to apply it to a small hydrogen production apparatus.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低い温度領域においても高い触媒活性を示す水素製造用触媒、その製造方法、及びそれを用いた水素製造装置を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a hydrogen production catalyst exhibiting high catalytic activity even in a low temperature region, a production method thereof, and a hydrogen production apparatus using the same.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る水素製造用触媒は、金属箔と、上記金属箔に担持された金属粒子からなる金属活性層と、を備える。
この構成により、低い温度領域においても、高い触媒活性が得られる。
In order to achieve the above object, the catalyst for hydrogen production according to one embodiment of the present invention includes a metal foil and a metal active layer made of metal particles supported on the metal foil.
With this configuration, high catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

上記金属活性層は、Ni,Ru,Rh,Pt,Pd,Ir,Fe,Coから選択される第1元素を含んでもよい。 The metal active layer may contain a first element selected from Ni, Ru, Rh, Pt, Pd, Ir, Fe, and Co.

上記第1元素は、Ni又はRuであってもよい。 The first element may be Ni or Ru.

上記金属活性層は、Ru,Re,Mn,Mo,W,Cr,Ta,Hf,Os,Sn,Zn,La,Ce,Rh,Pt,Mg,Al,Si,Cuから1以上選択され、上記第1元素とは異なる第2元素をさらに含んでもよい。
この構成により、低い温度領域においても、さらに高い触媒活性が得られる。
The metal active layer is selected from one or more of Ru, Re, Mn, Mo, W, Cr, Ta, Hf, Os, Sn, Zn, La, Ce, Rh, Pt, Mg, Al, Si, and Cu. It may further contain a second element different from the first element.
With this configuration, even higher catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

上記第2元素は、Re、Ruから選択されてもよい。
この構成により、耐熱性に優れた水素製造用触媒が得られる。
The second element may be selected from Re and Ru.
With this configuration, a catalyst for hydrogen production having excellent heat resistance can be obtained.

上記金属粒子は、上記第1元素と上記第2元素とを含む合金で形成され、上記金属粒子における上記第1元素の含有量は、1wt%以上100wt%未満であり、上記金属粒子における上記第2元素の含有量は、0wt%より多く99wt%以下であってもよい。 The metal particles are formed of an alloy containing the first element and the second element, and the content of the first element in the metal particles is 1 wt% or more and less than 100 wt%, and the first element in the metal particles. The content of the two elements may be more than 0 wt% and 99 wt% or less.

上記金属粒子における上記第1元素の含有量は、30wt%以上92wt%以下であり、上記金属粒子における上記第2元素の含有量は、8wt%以上70wt%以下であってもよい。 The content of the first element in the metal particles may be 30 wt% or more and 92 wt% or less, and the content of the second element in the metal particles may be 8 wt% or more and 70 wt% or less.

上記金属箔は、Ni、ステンレス、及び鉄基合金からなる群から選択される材料を主成分としてもよい。 The metal foil may be mainly composed of a material selected from the group consisting of Ni, stainless steel, and iron-based alloys.

上記金属箔は、Niを主成分としてもよい。 The metal foil may contain Ni as a main component.

上記金属箔は、ハニカム構造体又は渦巻き構造体を構成してもよい。 The metal foil may form a honeycomb structure or a spiral structure.

上記金属粒子の粒径は、1nm以上500nm以下であってもよい。 The particle size of the metal particles may be 1 nm or more and 500 nm or less.

上記金属粒子の粒径は、10nm以上150nm以下であってもよい。 The particle size of the metal particles may be 10 nm or more and 150 nm or less.

本発明の一形態に係る水素製造用触媒の製造方法は、金属箔の表面に金属元素を含む強酸塩粉末層を形成する。上記強酸塩粉末層を熱分解することで、上記金属元素を含む酸化物粒子層を形成する。上記酸化物粒子層を還元することで、上記金属元素を含む金属活性層を形成する。
この構成により、低い温度領域においても高い触媒活性が得られる。
The method for producing a catalyst for hydrogen production according to one embodiment of the present invention forms a strong acid powder layer containing a metal element on the surface of a metal foil. By thermally decomposing the strong acid powder layer, an oxide particle layer containing the metal element is formed. By reducing the oxide particle layer, a metal active layer containing the metal element is formed.
With this configuration, high catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

上記金属元素の強酸塩水溶液を用いて、上記強酸塩粉末層を形成してもよい。 The strong acid powder layer may be formed by using the strong acid aqueous solution of the metal element.

上記金属元素は、Ni,Ru,Rh,Pt,Pd,Ir,Fe,Coから選択される第1元素を含んでもよい。 The metal element may contain a first element selected from Ni, Ru, Rh, Pt, Pd, Ir, Fe, and Co.

上記金属箔は、上記金属元素を主成分とし、上記金属箔の表面を酸処理することで、上記強酸塩粉末層を形成してもよい。 The metal foil may contain the metal element as a main component and may form the strong acid powder layer by acid-treating the surface of the metal foil.

上記金属元素は、Niであってもよい。 The metal element may be Ni.

硝酸を用いて上記金属箔の表面を酸処理してもよい。 The surface of the metal foil may be acid-treated with nitric acid.

上記強酸塩粉末層、上記酸化物粒子層、及び上記金属活性層は、上記金属元素として、上記第1元素とは異なる第2元素をさらに含んでもよい。 The strong acid powder layer, the oxide particle layer, and the metal active layer may further contain a second element different from the first element as the metal element.

上記第2元素は、Ru,Re,Mn,Mo,W,Cr,Ta,Hf,Os,Sn,Zn,La,Ce,Rh,Pt,Mg,Al,Si,Cuから1以上選択されてもよい。
この構成により、低い温度領域においても、さらに高い触媒活性が得られる。
Even if one or more of the second elements are selected from Ru, Re, Mn, Mo, W, Cr, Ta, Hf, Os, Sn, Zn, La, Ce, Rh, Pt, Mg, Al, Si, and Cu. good.
With this configuration, even higher catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

本発明の一形態に係る水素製造装置は、炭化水素化合物を含有する水素原料ガスと、水蒸気を含有する反応ガスとを供給する供給部と、上記供給部から供給された上記水素原料ガスと上記反応ガスとを反応させて、水蒸気改質反応を生じる触媒反応部とを備え、上記触媒反応部は、上記水素製造用触媒を有する。
この構成により、低い温度領域においても高い触媒活性が得られる。
The hydrogen production apparatus according to one embodiment of the present invention includes a supply unit for supplying a hydrogen raw material gas containing a hydrocarbon compound and a reaction gas containing steam, and the hydrogen raw material gas supplied from the supply unit and the above. It includes a catalytic reaction unit that reacts with a reaction gas to generate a steam reforming reaction, and the catalytic reaction unit has the hydrogen production catalyst.
With this configuration, high catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

低い温度領域においても高い触媒活性を示す水素製造用触媒及びその製造方法、並びに水素製造装置を提供することができる。
より詳細には、本発明の水素製造用触媒によれば、金属箔と、その表面に担持された金属粒子からなる金属活性層とを備え、これにより、比表面積が増大し、1173K以下の低温領域においても高い触媒活性を示すことができる。本発明の製造方法によれば、特別な装置や技術を用いることなく、本発明の水素製造用触媒を製造できる。また、本発明の水素製造用触媒は、少量にて高い触媒活性を示すことができるので、水素製造装置を小型化できる。
It is possible to provide a hydrogen production catalyst and a method for producing the same, and a hydrogen production apparatus, which exhibit high catalytic activity even in a low temperature region.
More specifically, according to the catalyst for hydrogen production of the present invention, a metal foil and a metal active layer made of metal particles supported on the surface thereof are provided, whereby the specific surface area is increased and the temperature is as low as 1173 K or less. High catalytic activity can be exhibited even in the region. According to the production method of the present invention, the catalyst for hydrogen production of the present invention can be produced without using a special device or technique. Further, since the catalyst for hydrogen production of the present invention can exhibit high catalytic activity even in a small amount, the hydrogen production apparatus can be miniaturized.

本発明の一実施形態に係る水素製造用触媒の斜視図である。It is a perspective view of the catalyst for hydrogen production which concerns on one Embodiment of this invention. 上記水素製造用触媒の断面を拡大して示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view showing an enlarged cross section of the said catalyst for hydrogen production. 上記水素製造用触媒の製造方法A1を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method A1 of the said catalyst for hydrogen production. 上記水素製造用触媒の基体の作製過程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing process of the substrate of the said catalyst for hydrogen production. 上記水素製造用触媒の基体の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the substrate of the said catalyst for hydrogen production. 上記水素製造用触媒の製造方法B1を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method B1 of the said catalyst for hydrogen production. 上記水素製造用触媒を用いた水素製造装置の模式図である。It is a schematic diagram of the hydrogen production apparatus using the said catalyst for hydrogen production. 実施例における水素製造用触媒の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。It is an SEM image which imaged the fine structure of the surface of the catalyst for hydrogen production in an Example. 実施例における水素製造用触媒の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。It is a graph which shows the catalyst property by the temperature rise experiment of the catalyst for hydrogen production in an Example. 実施例における水素製造用触媒の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。It is a graph which shows the catalyst property by the temperature rise experiment of the catalyst for hydrogen production in an Example. 実施例における水素製造用触媒の還元処理前の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。It is an SEM image which imaged the fine structure of the surface before the reduction treatment of the catalyst for hydrogen production in an Example. 実施例における水素製造用触媒の還元処理前の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。It is an SEM image which imaged the fine structure of the surface before the reduction treatment of the catalyst for hydrogen production in an Example. 実施例における水素製造用触媒の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。It is a graph which shows the catalyst property by the temperature rise experiment of the catalyst for hydrogen production in an Example.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[水素製造用触媒10]
(全体構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る水素製造用触媒10の斜視図である。
図2は、図1の水素製造用触媒10の断面を拡大して示す部分断面図である。
本発明における水素製造用触媒10は、水素原料ガスと水蒸気とを用いた水蒸気改質反応により、水素を生成させる触媒である。
[Catalyst for hydrogen production 10]
(overall structure)
FIG. 1 is a perspective view of a hydrogen production catalyst 10 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an enlarged cross section of the hydrogen production catalyst 10 of FIG.
The hydrogen production catalyst 10 in the present invention is a catalyst that produces hydrogen by a steam reforming reaction using a hydrogen raw material gas and steam.

水素製造用触媒10は、基体11と、金属活性層12と、を有する。 The hydrogen production catalyst 10 has a substrate 11 and a metal active layer 12.

基体11は、平板状の金属箔11aと、波状の金属箔11bとを一体として巻回して構成される。これにより、基体11は、その中心軸方向に沿って形成された流路を有する円柱状のハニカム構造体として構成される。図1では円柱状で示すが、角柱あるいは多角注状等水素製造用触媒10が設置される反応管の形状に応じて巻回されてもよい。 The substrate 11 is formed by winding a flat plate-shaped metal foil 11a and a wavy metal foil 11b integrally. As a result, the substrate 11 is configured as a columnar honeycomb structure having a flow path formed along the central axis direction thereof. Although it is shown in a columnar shape in FIG. 1, it may be wound depending on the shape of the reaction tube in which the hydrogen production catalyst 10 such as a prism or a polygonal casting is installed.

金属活性層12は、基体11の表面に担持される。金属活性層12は、水蒸気改質反応の触媒として機能する。尚、図2は、説明の便宜上、金属箔11a,11bを巻回していない状態を示している。 The metal active layer 12 is supported on the surface of the substrate 11. The metal active layer 12 functions as a catalyst for the steam reforming reaction. Note that FIG. 2 shows a state in which the metal foils 11a and 11b are not wound for convenience of explanation.

水素製造用触媒10は、基体11がハニカム構造体であることにより、基体11の流路に沿って、水素原料ガスや水蒸気等のガスを通過させることができる。
また、水素製造用触媒10は、表面積の大きいハニカム構造体に形成された金属活性層12とガスが接触することで、良好な触媒活性を示すことができる。さらに、水素製造用触媒10は、圧力損失が低いハニカム構造体をガスが通過することで、効率よく水素を生成させることができる。
Since the substrate 11 is a honeycomb structure, the hydrogen production catalyst 10 can allow a gas such as a hydrogen raw material gas or water vapor to pass along the flow path of the substrate 11.
Further, the hydrogen production catalyst 10 can exhibit good catalytic activity when the metal active layer 12 formed in the honeycomb structure having a large surface area comes into contact with the gas. Further, the hydrogen production catalyst 10 can efficiently generate hydrogen by passing the gas through the honeycomb structure having a low pressure loss.

(基体11の詳細)
金属箔11a,11bは、例えば、Ni、ステンレス、及び鉄基合金のいずれかを主成分とすることが好ましい。これにより、金属箔11a,11bに金属活性層12が良好に担持される。
特に、金属箔11a,11bは、Niを主成分とすることがさらに好ましい。金属箔11a,11bを構成するNi自体が触媒として働くことで、高い触媒活性が得られる。
ここで、主成分とは、金属箔11a,11bにおいて、含有量が50wt%以上100wt%以下の成分をいう。
(Details of the substrate 11)
The metal foils 11a and 11b preferably contain, for example, any one of Ni, stainless steel, and an iron-based alloy as a main component. As a result, the metal active layer 12 is well supported on the metal foils 11a and 11b.
In particular, it is more preferable that the metal foils 11a and 11b contain Ni as a main component. High catalytic activity can be obtained by the Ni itself constituting the metal foils 11a and 11b acting as a catalyst.
Here, the main component means a component having a content of 50 wt% or more and 100 wt% or less in the metal foils 11a and 11b.

金属箔11a,11bの厚さは、例えば、数十μmであってもよく、数μm〜数百μm程度であってもよく、これに限定されない。 The thickness of the metal foils 11a and 11b may be, for example, several tens of μm, may be several hundred μm to several hundred μm, and is not limited thereto.

基体11は、ハニカム構造体に限定されず、波状の金属箔11bを用いずに、平板状の金属箔11aのみを巻回した渦巻き構造体であってもよい。
基体11は、金属箔11a,11bを巻回することで作製されているが、他の方法で作製されてもよい。
The substrate 11 is not limited to the honeycomb structure, and may be a spiral structure in which only the flat metal foil 11a is wound without using the wavy metal foil 11b.
The substrate 11 is made by winding the metal foils 11a and 11b, but may be made by another method.

(金属活性層12の詳細)
金属活性層12は、基体11の表面に担持された金属微粒子からなる。
金属活性層12が金属微粒子からなることにより、水素製造用触媒10の表面積が増大する。このため、水素製造用触媒10は、1173K以下の低温領域においても、高い触媒活性を示すことができる。また、水素製造用触媒10は、少量であっても、高い触媒活性を示すことができる。
(Details of the metal active layer 12)
The metal active layer 12 is made of metal fine particles supported on the surface of the substrate 11.
Since the metal active layer 12 is made of metal fine particles, the surface area of the hydrogen production catalyst 10 is increased. Therefore, the hydrogen production catalyst 10 can exhibit high catalytic activity even in a low temperature region of 1173 K or less. Further, the hydrogen production catalyst 10 can exhibit high catalytic activity even in a small amount.

金属微粒子とは、粒径が1μm以下の微細化された金属粒子をいうものとする。金属活性層12では、金属微粒子の粒径が、1nm以上500nm以下であることが好ましく、10nm以上150nm以下であることがより好ましく、50nm以上150nm以下であることがさらに好ましい。本明細書において、粒径は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)の画像に基づいて算出される。
粒径を500nm以下とすることで、水素製造用触媒10の表面積をより大きくすることができ、低い温度領域でも特に高い触媒活性が得られる。粒径を1nm以上とすることで、安定した触媒特性が得られやすくなる。
The metal fine particles are finely divided metal particles having a particle size of 1 μm or less. In the metal active layer 12, the particle size of the metal fine particles is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, more preferably 10 nm or more and 150 nm or less, and further preferably 50 nm or more and 150 nm or less. In the present specification, the particle size is calculated based on, for example, an image of a scanning electron microscope (SEM).
By setting the particle size to 500 nm or less, the surface area of the hydrogen production catalyst 10 can be made larger, and particularly high catalytic activity can be obtained even in a low temperature region. By setting the particle size to 1 nm or more, stable catalytic properties can be easily obtained.

金属微粒子は、4族から11族の遷移金属元素の少なくとも1つ以上を含む。金属微粒子は、Ni,Ru,Rh,Pt,Pd,Ir,Fe,Coから選択される第1元素を含むことが好ましく、Ni又はRuを含むことがさらに好ましい。これにより、低い温度領域でもより高い触媒活性が得られる。また、高い触媒活性を長時間維持することができる。 The metal fine particles contain at least one or more of the transition metal elements of groups 4 to 11. The metal fine particles preferably contain a first element selected from Ni, Ru, Rh, Pt, Pd, Ir, Fe, and Co, and more preferably Ni or Ru. This results in higher catalytic activity even in the lower temperature range. In addition, high catalytic activity can be maintained for a long time.

また、金属微粒子は、Ru,Re,Mn,Mo,W,Cr,Ta,Hf,Os,Sn,Zn,La,Ce,Rh,Pt,Mg,Al,Si,Cuから1以上選択され、第1元素とは異なる第2元素をさらに含むことが好ましい。また、第2元素は、Re、Ruから選択されることがさらに好ましい。これにより、低い温度領域でもさらに高い触媒活性が得られる。加えて、高い触媒活性をさらに長時間維持することができる。 Further, the metal fine particles are selected from one or more of Ru, Re, Mn, Mo, W, Cr, Ta, Hf, Os, Sn, Zn, La, Ce, Rh, Pt, Mg, Al, Si, and Cu. It is preferable to further contain a second element different from the first element. Further, it is more preferable that the second element is selected from Re and Ru. As a result, even higher catalytic activity can be obtained even in a low temperature region. In addition, high catalytic activity can be maintained for a longer period of time.

また、金属微粒子は、第1元素と第2元素とを含む合金で形成されている。
金属微粒子における第1元素の含有量は、1wt%以上100wt%未満であり、金属微粒子における第2元素の含有量は、0wt%より多く99wt%以下であることが好ましい。
金属微粒子における第1元素の含有量は、30wt%以上92wt%以下であり、金属微粒子における第2元素の含有量は、8wt%以上70wt%以下であることが、さらに好ましい。
これにより、低い温度領域でもより高い触媒活性が得られる。
Further, the metal fine particles are formed of an alloy containing the first element and the second element.
The content of the first element in the metal fine particles is preferably 1 wt% or more and less than 100 wt%, and the content of the second element in the metal fine particles is preferably more than 0 wt% and 99 wt% or less.
It is more preferable that the content of the first element in the metal fine particles is 30 wt% or more and 92 wt% or less, and the content of the second element in the metal fine particles is 8 wt% or more and 70 wt% or less.
This results in higher catalytic activity even in the lower temperature range.

特に、金属微粒子において、第1元素がNiであり、第2元素がReであることがさらに好ましい。これにより、金属微粒子がNiとReの合金で形成され、金属活性層12がより安定化される。このため、耐熱性に優れた水素製造用触媒10が得られる。また、高い触媒活性をさらに長時間維持することができる。 In particular, in the metal fine particles, it is more preferable that the first element is Ni and the second element is Re. As a result, the metal fine particles are formed of an alloy of Ni and Re, and the metal active layer 12 is further stabilized. Therefore, a hydrogen production catalyst 10 having excellent heat resistance can be obtained. In addition, high catalytic activity can be maintained for a longer period of time.

尚、金属微粒子には、第1元素のみで形成された金属微粒子や、第2元素のみで形成された金属微粒子が含まれもよい。 The metal fine particles may include metal fine particles formed only of the first element or metal fine particles formed only of the second element.

[水素製造用触媒10の製造方法A1]
図3は、水素製造用触媒10の製造方法A1を示すフローチャートである。
以下、水素製造用触媒10による製造方法A1について、図3に沿って説明する。
[Manufacturing method A1 of catalyst 10 for hydrogen production]
FIG. 3 is a flowchart showing the production method A1 of the hydrogen production catalyst 10.
Hereinafter, the production method A1 using the hydrogen production catalyst 10 will be described with reference to FIG.

(ステップS101:基体11の準備)
ステップS101では、基体11を準備する。図4は、基体11の作製過程の一例を示す図である。
(Step S101: Preparation of the substrate 11)
In step S101, the substrate 11 is prepared. FIG. 4 is a diagram showing an example of the manufacturing process of the substrate 11.

まず、図4(a)に示すように、平板状の金属箔11aと、波状の金属箔11bと、を準備する。
平板状の金属箔11aは、金属材料を圧延することで得られる。
平波状の金属箔11bは、平板状の金属箔11aを波状に加工することで得られる。波状の金属箔11bは、図4(a)に示す波形状に限定されず、三角波、矩形波、台形波等に波付けされた形状であってもよい。また、波間隔や、波の高さについても、適宜設定可能である。
First, as shown in FIG. 4A, a flat plate-shaped metal foil 11a and a wavy metal foil 11b are prepared.
The flat metal foil 11a is obtained by rolling a metal material.
The flat wavy metal foil 11b can be obtained by processing a flat plate-shaped metal foil 11a into a wavy shape. The wavy metal foil 11b is not limited to the wave shape shown in FIG. 4A, and may have a wave shape such as a triangular wave, a rectangular wave, or a trapezoidal wave. In addition, the wave interval and wave height can be set as appropriate.

次に、図4(b)に示すように、平板状の金属箔11aと波状の金属箔11bを接合する。平板状の金属箔11aと波状の金属箔11bの接合には、例えば、接着剤を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 4B, the flat metal foil 11a and the wavy metal foil 11b are joined. For example, an adhesive can be used for joining the flat metal foil 11a and the wavy metal foil 11b.

さらに、図4(c)に示すように、接合された金属箔11a,11bを巻回する。これにより、図1に示すような、ハニカム構造体の基体11が作製される。 Further, as shown in FIG. 4C, the joined metal foils 11a and 11b are wound around. As a result, the substrate 11 of the honeycomb structure as shown in FIG. 1 is produced.

また、図5は、水素製造用触媒10の基体11の一例を示す模式図である。平板状の金属箔11aのみを巻回することで、図5に示すような、渦巻き構造体の基体11が作製されてもよい。また、基体11は、図5に示すような、等間隔に巻回された規則的な渦巻き構造体に限らず、不規則に巻回された歪んだ渦巻き構造体であってもよい。 Further, FIG. 5 is a schematic view showing an example of the substrate 11 of the hydrogen production catalyst 10. By winding only the flat metal foil 11a, the substrate 11 having a spiral structure as shown in FIG. 5 may be produced. Further, the substrate 11 is not limited to the regular spiral structure wound at equal intervals as shown in FIG. 5, and may be a distorted spiral structure wound irregularly.

(ステップS102:強酸塩水溶液層の形成)
ステップS102では、ステップS101で準備した基体11の表面に上記第1元素を含む強酸塩水溶液からなる強酸塩水溶液層を形成する。
(Step S102: Formation of strong acid aqueous solution layer)
In step S102, a strong acid aqueous solution layer made of a strong acid aqueous solution containing the first element is formed on the surface of the substrate 11 prepared in step S101.

まず、強酸塩水溶液層を形成する前に、基体11をアセトンで超音波洗浄後、乾燥させる。
次に、基体11の表面に第1元素を含む強酸塩水溶液を塗布することで、強酸塩水溶液層を形成する。
基体11に塗布する強酸塩水溶液層の量は、例えば、強酸塩水溶液の濃度や浸漬時間等により、調整することができる。
強酸塩水溶液層は、例えば、硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液や、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液で構成される。
First, before forming the strong acid aqueous solution layer, the substrate 11 is ultrasonically cleaned with acetone and then dried.
Next, a strong acid aqueous solution layer containing the first element is applied to the surface of the substrate 11 to form a strong acid aqueous solution layer.
The amount of the strong acid aqueous solution layer to be applied to the substrate 11 can be adjusted, for example, by adjusting the concentration of the strong acid aqueous solution, the immersion time, and the like.
The strong acid aqueous solution layer is composed of, for example, an aqueous solution of nickel (II) nitrate hexahydrate and an aqueous solution of ruthenium (III) nitrosyl chloride.

(ステップS103:乾燥)
ステップS103では、ステップS102で強酸塩水溶液層が形成された基体11を乾燥させる。これにより、強酸塩水溶液が濃縮され、基体11の表面に第1元素の強酸塩(又はその水和物)の粉末からなる強酸塩粉末層が形成される。
また、ステップS102,S103を繰り返すことにより、基体11に形成される強酸塩粉末層の量を増加させることができる。
乾燥工程では、例えば、乾燥を二段階で行うことができる。乾燥条件として、例えば、一段階目において、乾燥温度を60℃とし、乾燥時間を6時間とし、二段階目において、乾燥温度を120℃とし、乾燥時間を6時間とする。
強酸塩粉末層は、例えば、硝酸ニッケル(II)六水和物粉末や、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)粉末で構成される。
(Step S103: Drying)
In step S103, the substrate 11 on which the strong acid aqueous solution layer is formed is dried in step S102. As a result, the strong acid aqueous solution is concentrated, and a strong acid powder layer made of a powder of the strong acid (or its hydrate) of the first element is formed on the surface of the substrate 11.
Further, by repeating steps S102 and S103, the amount of the strong acid powder layer formed on the substrate 11 can be increased.
In the drying step, for example, drying can be performed in two steps. As the drying conditions, for example, in the first stage, the drying temperature is 60 ° C. and the drying time is 6 hours, and in the second stage, the drying temperature is 120 ° C. and the drying time is 6 hours.
The strong acid powder layer is composed of, for example, nickel (II) nitrate hexahydrate powder or ruthenium (III) nitrosyl nitrate powder.

(ステップS104:焼結)
ステップS104では、ステップS103で強酸塩粉末層が形成された基体11を加熱することで、強酸塩粉末層を焼結させる。これにより、強酸塩粉末が熱分解されることで、粒径が数nm〜数百nmの酸化物微粒子が生成される。この結果、第1元素の酸化物微粒子からなる酸化物微粒子層が形成される。
焼結条件として、例えば、焼結雰囲気を空気雰囲気とし、焼結温度を400〜600℃とし、焼結時間を5〜12時間とする。
酸化物微粒子層は、例えば、酸化ニッケルの金属微粒子や、酸化ルテニウムの金属微粒子で構成される。
(Step S104: Sintering)
In step S104, the strong acid powder layer is sintered by heating the substrate 11 on which the strong acid powder layer is formed in step S103. As a result, the strong acid powder is thermally decomposed to generate oxide fine particles having a particle size of several nm to several hundred nm. As a result, an oxide fine particle layer made of oxide fine particles of the first element is formed.
As the sintering conditions, for example, the sintering atmosphere is an air atmosphere, the sintering temperature is 400 to 600 ° C., and the sintering time is 5 to 12 hours.
The oxide fine particle layer is composed of, for example, nickel oxide metal fine particles and ruthenium oxide metal fine particles.

(ステップS105:還元)
ステップS105では、ステップS104で酸化物微粒子層が形成された基体11を還元雰囲気下で加熱することで、第1元素の酸化物微粒子を還元する。これにより、第1元素の金属微粒子が生成され、第1元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成される。
還元条件として、例えば、還元雰囲気を水素雰囲気下とし、還元温度を400〜600℃とし、還元時間を1時間以上とする。
金属活性層12は、例えば、Ni金属微粒子や、Ru金属微粒子で構成される。
(Step S105: Reduction)
In step S105, the oxide fine particles of the first element are reduced by heating the substrate 11 on which the oxide fine particle layer is formed in step S104 in a reducing atmosphere. As a result, the metal fine particles of the first element are generated, and the metal active layer 12 made of the metal fine particles of the first element is formed.
As the reduction conditions, for example, the reduction atmosphere is set to a hydrogen atmosphere, the reduction temperature is set to 400 to 600 ° C, and the reduction time is set to 1 hour or more.
The metal active layer 12 is composed of, for example, Ni metal fine particles and Ru metal fine particles.

以上より、製造方法A1では、基体11の表面に第1元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成された水素製造用触媒10が得られる。また、本発明の製造方法A1によれば、特別な装置や技術を用いることなく、簡易な方法で本発明の水素製造用触媒10を製造できる。 From the above, in the production method A1, a catalyst 10 for hydrogen production in which a metal active layer 12 made of metal fine particles of the first element is formed on the surface of the substrate 11 can be obtained. Further, according to the production method A1 of the present invention, the hydrogen production catalyst 10 of the present invention can be produced by a simple method without using a special device or technique.

[水素製造用触媒10の製造方法A2]
水素製造用触媒10の製造方法A2では、ステップS101〜S103について製造方法A1と異なる方法により、水素製造用触媒10を作製する。以下に説明する製造方法A2のステップS101'〜S103'は、製造方法A1のステップS101〜S103と対応する。
[Manufacturing method A2 of catalyst 10 for hydrogen production]
In the method A2 for producing the hydrogen production catalyst 10, the hydrogen production catalyst 10 is produced by a method different from the production method A1 in steps S101 to S103. Steps S101'to S103' of the manufacturing method A2 described below correspond to steps S101 to S103 of the manufacturing method A1.

(ステップS101':基体11の準備)
基体11を準備するステップS101'では、Niを主成分とする金属箔(以下、ニッケル箔と称する)を用いる。基体11を作製する方法は、ステップS101と同様である。
(Step S101': Preparation of the substrate 11)
In step S101'preparing the substrate 11, a metal foil containing Ni as a main component (hereinafter referred to as nickel foil) is used. The method for producing the substrate 11 is the same as in step S101.

(ステップS102':強酸塩水溶液層の形成)
S102'では、ニッケル箔からなる基体11の表面を酸処理することで、強酸塩水溶液層を形成する。
酸処理に用いる酸として、硝酸や、硫酸などを用いることができる。
例えば、酸処理として、基体11を硝酸に浸漬する。これにより、式(1)に示すように、基体11の表面に硝酸ニッケル(II)が生成される。
Ni+2HNO→Ni(NO+H …(1)
硝酸ニッケル(II)は水に易溶であるため、基体11の表面に硝酸ニッケル(II)水溶液からなる強酸塩水溶液層が形成される。
(Step S102': Formation of strong acid aqueous solution layer)
In S102', the surface of the substrate 11 made of nickel foil is acid-treated to form a strong acid aqueous solution layer.
As the acid used for the acid treatment, nitric acid, sulfuric acid or the like can be used.
For example, as an acid treatment, the substrate 11 is immersed in nitric acid. As a result, nickel (II) nitrate is produced on the surface of the substrate 11 as shown in the formula (1).
Ni + 2HNO 3 → Ni (NO 3 ) 2 + H 2 … (1)
Since nickel (II) nitrate is easily soluble in water, a strong acid aqueous solution layer composed of an aqueous solution of nickel (II) nitrate is formed on the surface of the substrate 11.

(ステップS103':乾燥)
ステップS103'では、ステップS102'で強酸塩水溶液層が形成されたニッケル箔を、乾燥させる。これにより、硝酸ニッケル(II)水溶液が濃縮され、ニッケル箔の表面に硝酸ニッケル(II)六水和物が粉末状に析出する。この結果、硝酸ニッケル(II)六水和物の粉末からなる強酸塩粉末層が形成される。
乾燥条件として、例えば、乾燥温度を60℃とし、乾燥時間を6時間とする。
(Step S103': Drying)
In step S103', the nickel foil on which the strong acid aqueous solution layer is formed in step S102' is dried. As a result, the nickel (II) nitrate aqueous solution is concentrated, and nickel (II) nitrate hexahydrate is deposited in powder form on the surface of the nickel foil. As a result, a strong acid powder layer composed of nickel (II) nitrate hexahydrate powder is formed.
As the drying conditions, for example, the drying temperature is 60 ° C. and the drying time is 6 hours.

(ステップS104,S105)
ステップS103'より後のステップS104,S105は製造方法A1と同様である。
ステップS104では、強酸塩粉末層が形成された基体11を加熱することで、ニッケル酸化物微粒子からなる酸化物微粒子層が形成される。
続いて、ステップS105では、ニッケル酸化物微粒子を還元することで、Ni金属微粒子からなる金属活性層12が形成される。
(Steps S104, S105)
Steps S104 and S105 after step S103'are the same as the manufacturing method A1.
In step S104, the oxide fine particle layer made of nickel oxide fine particles is formed by heating the substrate 11 on which the strong acid powder layer is formed.
Subsequently, in step S105, the metal active layer 12 made of Ni metal fine particles is formed by reducing the nickel oxide fine particles.

以上より、製造方法A2では、ニッケル箔の表面にNi金属微粒子からなる金属活性層12が形成された水素製造用触媒10が得られる。また、本発明の製造方法A2によれば、特別な装置や技術を用いることなく、簡易な方法で本発明の水素製造用触媒10を製造できる。さらに、製造方法A2では、製造方法A1と異なり、第1元素の強酸塩水溶液を用いることなく、酸処理によるより簡易な方法で、Ni金属微粒子を生成できる。 From the above, in the production method A2, the catalyst 10 for hydrogen production in which the metal active layer 12 made of Ni metal fine particles is formed on the surface of the nickel foil can be obtained. Further, according to the production method A2 of the present invention, the hydrogen production catalyst 10 of the present invention can be produced by a simple method without using a special device or technique. Further, in the production method A2, unlike the production method A1, Ni metal fine particles can be produced by a simpler method by acid treatment without using a strong acid aqueous solution of the first element.

[水素製造用触媒10の製造方法B1]
図6は、水素製造用触媒10の製造方法B1を示すフローチャートである。水素製造用触媒10の製造方法B1では、製造方法A1とは異なるステップS204,S205をさらに含む。
以下、水素製造用触媒10による製造方法B1のステップS201〜S207について、説明する。
[Manufacturing method B1 of catalyst 10 for hydrogen production]
FIG. 6 is a flowchart showing the production method B1 of the hydrogen production catalyst 10. The production method B1 of the hydrogen production catalyst 10 further includes steps S204 and S205 different from the production method A1.
Hereinafter, steps S201 to S207 of the production method B1 using the hydrogen production catalyst 10 will be described.

(ステップS201:基体11の準備)
ステップS201では、上記製造方法A1のステップS101と同様に、基体11を準備する。
(Step S201: Preparation of the substrate 11)
In step S201, the substrate 11 is prepared in the same manner as in step S101 of the manufacturing method A1.

(ステップS202:第1強酸塩水溶液層の形成)
ステップS202では、上記製造方法A1のステップS102と同様に、ステップS201で準備した基体11の表面に第1強酸塩水溶液層を形成する。尚、第1強酸塩水溶液層は、製造方法A1のステップS102の第1元素を含む強酸塩水溶液からなる強酸塩水溶液層に対応する。
(Step S202: Formation of first strong acid aqueous solution layer)
In step S202, the first strong acid aqueous solution layer is formed on the surface of the substrate 11 prepared in step S201 in the same manner as in step S102 of the production method A1. The first strong acid aqueous solution layer corresponds to the strong acid aqueous solution layer composed of the strong acid aqueous solution containing the first element in step S102 of the production method A1.

(ステップS203:乾燥1)
ステップS203では、上記製造方法A1のステップS103と同様に、ステップS202で第1強酸塩水溶液層が形成された基体11を乾燥させる。これにより、第1元素の強酸塩(又はその水和物)の粉末からなる強酸塩粉末層が形成される。
(Step S203: Drying 1)
In step S203, the substrate 11 on which the first strong acid aqueous solution layer is formed is dried in step S202 in the same manner as in step S103 of the production method A1. As a result, a strong acid powder layer composed of a powder of a strong acid (or a hydrate thereof) of the first element is formed.

(ステップS204:第2強酸塩水溶液層の形成)
ステップS204では、ステップS203で強酸塩粉末層が形成された基体11の表面に、さらに、第2強酸塩水溶液層を形成する。基体11の表面に第2元素を含む強酸塩水溶液を塗布することで、第2元素を含む強酸塩水溶液からなる第2強酸塩水溶液層が形成される。
第2強酸塩水溶液層は、例えば、過レニウム酸アンモニウム水溶液や、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液で構成される。
(Step S204: Formation of a second strong acid aqueous solution layer)
In step S204, a second strong acid aqueous solution layer is further formed on the surface of the substrate 11 on which the strong acid powder layer was formed in step S203. By applying the strong acid aqueous solution containing the second element to the surface of the substrate 11, a second strong acid aqueous solution layer composed of the strong acid aqueous solution containing the second element is formed.
The second strong acid aqueous solution layer is composed of, for example, an ammonium perrhenate aqueous solution and a ruthenium (III) nitrosyl chloride aqueous solution.

(ステップS205:乾燥2)
ステップS205では、ステップS204で第2強酸塩水溶液層が形成された基体11を乾燥させる。これにより、第2強酸塩水溶液が濃縮され、基体11の表面に第2元素の強酸塩(又はその水和物)の粉末からなる強酸塩粉末層が形成される。この結果、第1元素及び第2元素の強酸塩(又はその水和物)の粉末からなる強酸塩粉末層が形成される。
乾燥工程は、例えば、製造方法A1のステップS103と同様の条件で行う。
強酸塩粉末層を構成する第2元素の強酸塩の粉末としては、例えば、過レニウム酸アンモニウム粉末や、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)粉末が挙げられる。
強酸塩粉末層は、例えば、硝酸ニッケル(II)六水和物と過レニウム酸アンモニウムの強酸塩の粉末や、硝酸ニッケル(II)六水和物とニトロシル硝酸ルテニウム(III)の強酸塩の粉末で構成される。
(Step S205: Drying 2)
In step S205, the substrate 11 on which the second strong acid aqueous solution layer is formed is dried in step S204. As a result, the second strong acid aqueous solution is concentrated, and a strong acid powder layer composed of a powder of the second element strong acid (or its hydrate) is formed on the surface of the substrate 11. As a result, a strong acid powder layer composed of powders of the strong acid (or hydrate thereof) of the first element and the second element is formed.
The drying step is performed, for example, under the same conditions as in step S103 of the manufacturing method A1.
Examples of the strong acid powder of the second element constituting the strong acid powder layer include ammonium perrhenate powder and ruthenium (III) nitrosyl nitrate powder.
The strong acid powder layer is, for example, a strong acid powder of nickel (II) nitrate hexahydrate and ammonium perleniumate, or a strong acid powder of nickel (II) nitrate hexahydrate and ruthenium nitrosyl (III). Consists of.

(ステップS206:焼結)
ステップS206では、上記製造方法A1のステップS104と同様に、ステップS205で強酸塩粉末層が形成された基体11を加熱することで、強酸塩粉末層を焼結させる。これにより、第1元素及び第2元素からなる強酸塩粉末が熱分解されることで、第1元素及び第2元素の酸化物微粒子が生成される。この結果、第1元素及び第2元素の酸化物微粒子からなる酸化物微粒子層が形成される。
酸化物微粒子層は、例えば、酸化ニッケル及び酸化レニウムからなる酸化物微粒子や、酸化ニッケル及び酸化ルテニウムからなる酸化物微粒子で構成される。
(Step S206: Sintering)
In step S206, the strong acid powder layer is sintered by heating the substrate 11 on which the strong acid powder layer is formed in step S205 in the same manner as in step S104 of the manufacturing method A1. As a result, the strong acid powder composed of the first element and the second element is thermally decomposed to generate oxide fine particles of the first element and the second element. As a result, an oxide fine particle layer composed of oxide fine particles of the first element and the second element is formed.
The oxide fine particle layer is composed of, for example, oxide fine particles made of nickel oxide and rhenium oxide, and oxide fine particles made of nickel oxide and ruthenium oxide.

(ステップS207:還元)
ステップS207では、上記製造方法A1のステップS105と同様に、ステップS206で酸化物微粒子層が形成された基体11を還元雰囲気下で加熱することで、第1元素及び第2元素の酸化物微粒子を還元する。これにより、第1元素及び第2元素の金属微粒子が生成され、第1元素及び第2元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成される。また、加熱過程で、第1元素及び第2元素を合金化させることができる。この結果、第1元素及び第2元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成される。
金属活性層12は、例えば、Ni及びReからなる金属微粒子や、Ni及びRuからなる金属微粒子で構成される。
(Step S207: Reduction)
In step S207, similarly to step S105 of the manufacturing method A1, the substrate 11 on which the oxide fine particle layer is formed in step S206 is heated in a reducing atmosphere to obtain oxide fine particles of the first element and the second element. Give back. As a result, the metal fine particles of the first element and the second element are generated, and the metal active layer 12 made of the metal fine particles of the first element and the second element is formed. In addition, the first element and the second element can be alloyed in the heating process. As a result, the metal active layer 12 composed of the metal fine particles of the first element and the second element is formed.
The metal active layer 12 is composed of, for example, metal fine particles made of Ni and Re and metal fine particles made of Ni and Ru.

以上より、製造方法B1では、基体11の表面に第1元素及び第2元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成された水素製造用触媒10が得られる。また、本発明の製造方法B1によれば、特別な装置や技術を用いることなく、簡易な方法で本発明の水素製造用触媒10を製造できる。 From the above, in the production method B1, a catalyst 10 for hydrogen production in which a metal active layer 12 composed of metal fine particles of the first element and the second element is formed on the surface of the substrate 11 can be obtained. Further, according to the production method B1 of the present invention, the hydrogen production catalyst 10 of the present invention can be produced by a simple method without using a special device or technique.

(変形例)
製造方法B1は、上記構成に限定されない。
例えば、第1強酸塩水溶液層の形成(ステップS202)と、第2強酸塩水溶液層の形成(ステップS204)とが入れ替わってもよい。
即ち、基体11の準備(ステップS201)の後に、基体11の表面に第2強酸塩水溶液層が形成されてもよい(ステップS204)。その後、乾燥1(ステップS203)を経て第2元素を含む強酸塩粉末層が形成された基体11の表面に、第1強酸塩水溶液層が形成されてもよい(ステップS202)。
また、乾燥1(ステップS203)と、第2強酸塩水溶液層の形成(ステップS204)との間に、焼結工程がさらに含まれてもよい。
即ち、乾燥1(ステップS203)により第1元素を含む強酸塩粉末層が形成された後に、この強酸塩粉末層を焼結させてもよい。その後、焼結により第1元素を含む酸化物微粒子層が形成された基体11の表面に第2強酸塩水溶液層が形成されてもよい(ステップS204)。
(Modification example)
The manufacturing method B1 is not limited to the above configuration.
For example, the formation of the first strong acid aqueous solution layer (step S202) and the formation of the second strong acid aqueous solution layer (step S204) may be interchanged.
That is, after the preparation of the substrate 11 (step S201), the second strong acid aqueous solution layer may be formed on the surface of the substrate 11 (step S204). After that, the first strong acid aqueous solution layer may be formed on the surface of the substrate 11 on which the strong acid powder layer containing the second element is formed through drying 1 (step S203) (step S202).
Further, a sintering step may be further included between the drying 1 (step S203) and the formation of the second strong acid aqueous solution layer (step S204).
That is, after the strong acid powder layer containing the first element is formed by drying 1 (step S203), the strong acid powder layer may be sintered. After that, a second strong acid aqueous solution layer may be formed on the surface of the substrate 11 on which the oxide fine particle layer containing the first element is formed by sintering (step S204).

[水素製造用触媒10の製造方法B2]
水素製造用触媒10の製造方法B2では、製造方法B1のステップS201〜S203について、製造方法A2のステップS101'〜S103'を適用する。
ステップS204〜S207については、製造方法B1と同様に行う。
[Manufacturing method B2 of catalyst 10 for hydrogen production]
In the production method B2 of the hydrogen production catalyst 10, the steps S101'to S103' of the production method A2 are applied to the steps S201 to S203 of the production method B1.
Steps S204 to S207 are performed in the same manner as in the manufacturing method B1.

以上より、製造方法B2では、ニッケル箔の表面にNi及び第2元素の金属微粒子からなる金属活性層12が形成された水素製造用触媒10が得られる。また、本発明の製造方法A2によれば、特別な装置や技術を用いることなく、簡易な方法で本発明の水素製造用触媒10を製造できる。さらに、製造方法B2では、製造方法B1と異なり、第1元素の強酸塩水溶液を用いることなく、酸処理によるより簡易な方法で、Ni金属微粒子を生成できる。 From the above, in the production method B2, a hydrogen production catalyst 10 in which a metal active layer 12 composed of metal fine particles of Ni and a second element is formed on the surface of a nickel foil can be obtained. Further, according to the production method A2 of the present invention, the hydrogen production catalyst 10 of the present invention can be produced by a simple method without using a special device or technique. Further, in the production method B2, unlike the production method B1, Ni metal fine particles can be produced by a simpler method by acid treatment without using a strong acid aqueous solution of the first element.

[水素製造装置100]
(全体構成)
図7は、水素製造用触媒10を用いた水素製造装置100の模式図である。
水素製造装置100は、典型的には、固定床流通式触媒反応装置である。水素製造装置100は、供給部101と、触媒反応部102とを備える。
水素製造用触媒100では、少量にて高い触媒活性を示す水素製造用触媒10を用いることで、触媒容量を低減でき、水素製造用装置100の小型化が図れる。
尚、水素製造装置100は、以下に説明する構成に限定されない。
[Hydrogen production device 100]
(overall structure)
FIG. 7 is a schematic diagram of a hydrogen production apparatus 100 using a hydrogen production catalyst 10.
The hydrogen production device 100 is typically a fixed-bed flow catalytic reaction device. The hydrogen production apparatus 100 includes a supply unit 101 and a catalytic reaction unit 102.
In the hydrogen production catalyst 100, the catalyst capacity can be reduced and the hydrogen production apparatus 100 can be miniaturized by using the hydrogen production catalyst 10 which exhibits high catalytic activity in a small amount.
The hydrogen production apparatus 100 is not limited to the configuration described below.

(供給部101)
供給部101は、反応に必要な混合気体を触媒反応部102に供給する。
供給部101は、蒸発器103と、水収容部104は、ポンプ105と、重量秤106と、を有する。
(Supply unit 101)
The supply unit 101 supplies the mixed gas required for the reaction to the catalytic reaction unit 102.
The supply unit 101 has an evaporator 103, and the water storage unit 104 has a pump 105 and a weight scale 106.

水収容部104は、水蒸気の原料となる水を収容する。水収容部104は、ポンプ105を介して、蒸発器103に接続される。
ポンプ105は、水収容部104から送られてきた水を蒸発器103に圧送する。
蒸発器103は、図示しないボンベに接続される。また、蒸発器103は、触媒反応部102に接続される。蒸発器103は、水を水蒸気に変換する。
蒸発器103は、ボンベから供給されたガスと、水蒸気とを含む混合気体を触媒反応部102に供給する。ボンベから供給されるガスの成分は、メタン、窒素、水素であり、各成分の供給量は適宜調整可能である。
重量秤106は、水収容部104の水の量を計量する。これにより、蒸発器103に供給される水の供給量を把握できる。尚、供給部101は、重量秤106を有さなくてもよい。
The water storage unit 104 stores water that is a raw material for steam. The water accommodating portion 104 is connected to the evaporator 103 via the pump 105.
The pump 105 pumps the water sent from the water accommodating unit 104 to the evaporator 103.
The evaporator 103 is connected to a cylinder (not shown). Further, the evaporator 103 is connected to the catalytic reaction unit 102. The evaporator 103 converts water into steam.
The evaporator 103 supplies a mixed gas containing the gas supplied from the cylinder and water vapor to the catalytic reaction unit 102. The components of the gas supplied from the cylinder are methane, nitrogen, and hydrogen, and the supply amount of each component can be adjusted as appropriate.
The weighing scale 106 measures the amount of water in the water accommodating portion 104. As a result, the amount of water supplied to the evaporator 103 can be grasped. The supply unit 101 does not have to have the weight scale 106.

(触媒反応部102)
触媒反応部102は、反応管107と、水素製造用触媒10と、電気炉109と、石英ウール108と、を有する。
また、触媒反応部102は、ガスクロマトグラフ110と、コールドトラップ111と、フローメータ112とを有していてもよい。これらは水素製造装置100の外部構成として設けられていてもよい。
(Catalyst reaction unit 102)
The catalytic reaction unit 102 includes a reaction tube 107, a hydrogen production catalyst 10, an electric furnace 109, and quartz wool 108.
Further, the catalytic reaction unit 102 may have a gas chromatograph 110, a cold trap 111, and a flow meter 112. These may be provided as an external configuration of the hydrogen production apparatus 100.

反応管107は、内部が空洞の円筒形状を有している。反応管107は、図7に示すように、円筒形状の中心軸方向を上下方向として配置されている。反応管107の上部は、供給部101に接続されている。反応管107は、供給部101より供給された混合気体を内部に流通させる。 The reaction tube 107 has a cylindrical shape with a hollow inside. As shown in FIG. 7, the reaction tube 107 is arranged with the central axis direction of the cylindrical shape as the vertical direction. The upper part of the reaction tube 107 is connected to the supply unit 101. The reaction tube 107 circulates the mixed gas supplied from the supply unit 101 internally.

水素製造用触媒10は、反応管107の内部に配置され、水素を生成する反応を促進する。
石英ウール108は、反応管107の内部に配置された水素製造用触媒10の上下に配置され、水素製造用触媒10を固定する。
電気炉109は、電熱ヒータを有し、所定の反応温度に調整する。
The hydrogen production catalyst 10 is arranged inside the reaction tube 107 and promotes a reaction to generate hydrogen.
The quartz wool 108 is arranged above and below the hydrogen production catalyst 10 arranged inside the reaction tube 107, and fixes the hydrogen production catalyst 10.
The electric furnace 109 has an electric heater and adjusts to a predetermined reaction temperature.

ガスクロマトグラフ110は、反応管107の下部に接続される。ガスクロマトグラフ110は、反応管107から排出された排出ガスの組成を測定する。
コールドトラップ111は、ガスクロマトグラフ110に接続される。コールドトラップ111は、反応管107からガスクロマトグラフ110を介して排出された排出ガス中の水蒸気を除去する。
フローメータ112は、コールドトラップ111に接続される。フローメータ112は、反応管107からガスクロマトグラフ110、コールドトラップ111を介して排出された排出ガスの流量を測定する。
The gas chromatograph 110 is connected to the lower part of the reaction tube 107. The gas chromatograph 110 measures the composition of the exhaust gas discharged from the reaction tube 107.
The cold trap 111 is connected to the gas chromatograph 110. The cold trap 111 removes water vapor in the exhaust gas discharged from the reaction tube 107 via the gas chromatograph 110.
The flow meter 112 is connected to the cold trap 111. The flow meter 112 measures the flow rate of the exhaust gas discharged from the reaction tube 107 via the gas chromatograph 110 and the cold trap 111.

(水素製造装置100による動作)
まず、触媒反応部102に水素が導入されることで、水素製造用触媒10は還元処理される。この工程は適宜省略されてもよい。
そして、反応管107は、電気炉109により所定の反応温度に調整される。
次に、キャリアガスとして窒素等の不活性ガスと共に、メタン及び水蒸気が反応管107に供給される。これにより、式(2)に示す水蒸気改質反応により水素が生成される。
CH+HO→CO+3H …(2)
また、水蒸気改質反応と同時に、式(3)に示すシフト反応が進行する。
CO+HO→CO+H …(3)
以上の反応により、反応管107から水素が排出される。水素は、COやCOの生成物、残留メタン、残留水蒸気等を含む排出ガスとともに排出される。
(Operation by hydrogen production device 100)
First, by introducing hydrogen into the catalyst reaction unit 102, the hydrogen production catalyst 10 is reduced. This step may be omitted as appropriate.
Then, the reaction tube 107 is adjusted to a predetermined reaction temperature by the electric furnace 109.
Next, methane and water vapor are supplied to the reaction tube 107 together with an inert gas such as nitrogen as a carrier gas. As a result, hydrogen is generated by the steam reforming reaction represented by the formula (2).
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 … (2)
Further, at the same time as the steam reforming reaction, the shift reaction represented by the formula (3) proceeds.
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 … (3)
By the above reaction, hydrogen is discharged from the reaction tube 107. Hydrogen is emitted together with exhaust gas containing CO and CO 2 products, residual methane, residual water vapor and the like.

メタンは、水蒸気改質反応により水素を生成可能な水素原料ガスであれば、これに限定されない。例えば、水素原料ガスは、エタンや、プロパンなどの炭化水素化合物であってもよい。 Methane is not limited to this as long as it is a hydrogen source gas capable of producing hydrogen by a steam reforming reaction. For example, the hydrogen source gas may be a hydrocarbon compound such as ethane or propane.

反応ガスとして、上記水素原料ガスと反応する水蒸気は、蒸発器103で水が気化されることにより生成され、反応管107に導入されているが、水蒸気を供給する方法はこれに限定されない。例えば、水蒸気は、液体状態の水を反応管107に直接供給することにより生成されてもよい。 As the reaction gas, the water vapor that reacts with the hydrogen raw material gas is generated by vaporizing the water in the evaporator 103 and introduced into the reaction tube 107, but the method of supplying the water vapor is not limited to this. For example, water vapor may be generated by supplying liquid water directly to the reaction tube 107.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の実施形態を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the scope of these Examples.

[水素製造用触媒10の製造]
実施例1−1〜1−12、実施例2−1,2−2、及び比較例では、以下の方法で、各水素製造用触媒10を作製した。
[Manufacturing of catalyst 10 for hydrogen production]
In Examples 1-1 to 1-12, Examples 2-1 and 2-2, and Comparative Example, each hydrogen production catalyst 10 was prepared by the following method.

(実施例1−1〜1−9及び比較例)
実施例1−1〜1−9、及び比較例では、基体11として、ニッケル箔のハニカム構造体を用いた。ニッケル箔のハニカム構造体は、直径を8mmとし、高さを10mmとし、平均壁厚さを0.03mmとし、平均セル密度を2311cpsiとした。
(Examples 1-1 to 1-9 and comparative examples)
In Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Example, a nickel foil honeycomb structure was used as the substrate 11. The nickel foil honeycomb structure had a diameter of 8 mm, a height of 10 mm, an average wall thickness of 0.03 mm, and an average cell density of 2311 cpsi.

実施例1−1,1−5では、上記製造方法A1により、Niを含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Examples 1-1 and 1-5, a hydrogen production catalyst 10 having a metal active layer 12 containing Ni was produced by the above production method A1.

詳細には、実施例1−1,1−5では、アセトンで超音波洗浄し、乾燥させたニッケル箔のハニカム構造体(基体11)を、室温下で、硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液(濃度50%)に浸漬させ、硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液層を形成した。実施例1−1及び1−5の硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液層中のNiは、それぞれ、基体11に対して、5重量%及び10重量%であった。
次に、硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液で被覆した基体11を、60℃で6時間、次いで、120℃で6時間乾燥させ、余剰の溶媒を除去し、硝酸ニッケル(II)六水和物粉末で被覆した基体11とした。
次に、これを電気箱型炉にセットし、空気中、500℃で6〜8時間焼結させ、硝酸ニッケル(II)六水和物粉末を酸化ニッケルにした。
次に、酸化ニッケルを担持した基体11を、電気管状炉にセットし、水素雰囲気中、430℃で1時間還元し、酸化ニッケルをNiにした。
Specifically, in Examples 1-1 and 1-5, a nickel foil honeycomb structure (base 11) that was ultrasonically washed with acetone and dried was subjected to nickel (II) nitrate hexahydrate at room temperature. It was immersed in an aqueous solution (concentration 50%) to form a nickel (II) nitrate hexahydrate aqueous solution layer. The Ni in the nickel (II) nitrate hexahydrate aqueous solution layers of Examples 1-1 and 1-5 was 5% by weight and 10% by weight, respectively, with respect to the substrate 11.
Next, the substrate 11 coated with the aqueous solution of nickel (II) nitrate hexahydrate was dried at 60 ° C. for 6 hours and then at 120 ° C. for 6 hours to remove excess solvent, and nickel (II) nitrate hexahydrate was removed. The substrate 11 was coated with Japanese powder.
Next, this was set in an electric box type furnace and sintered in air at 500 ° C. for 6 to 8 hours to convert nickel (II) nitrate hexahydrate powder into nickel oxide.
Next, the substrate 11 carrying nickel oxide was set in an electric tube furnace and reduced at 430 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere to convert nickel oxide to Ni.

実施例1−2〜1−4,1−6,1−7では、製造方法B1により、異なる組成比のNi(第1元素)及びRe(第2元素)を含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Examples 1-2 to 1-4, 1-6, 1-7, hydrogen having a metal active layer 12 containing Ni (first element) and Re (second element) having different composition ratios according to the production method B1. The production catalyst 10 was produced.

詳細には、実施例1−2〜1−4では、実施例1−1と同様の手順で、酸化ニッケルを担持した基体11を得た後、過レニウム酸アンモニウム水溶液(濃度5%)に浸漬させ、過レニウム酸アンモニウム水溶液層を形成した。実施例1−2〜1−4の過レニウム酸アンモニウム水溶液層中のReは、それぞれ、基体11に対して、0.5重量%、5重量%及び10重量%であった。
次に、過レニウム酸アンモニウム水溶液で被覆した酸化ニッケル被覆基体11を、60℃で6時間、次いで、120℃で6時間乾燥させ、余剰の溶媒を除去し、過レニウム酸アンモニウム粉末及び酸化ニッケルで被覆した基体11とした。
次に、これを電気箱型炉にセットし、空気中、500℃で6〜8時間焼結させ、過レニウム酸アンモニウム粉末を酸化レニウムにした。
次に、酸化ニッケル及び酸化レニウムを担持した基体11を、電気管状炉にセットし、水素雰囲気中、430℃で1時間還元し、酸化ニッケル及び酸化レニウムをNiとReとの合金にした。
Specifically, in Examples 1-2 to 1-4, the substrate 11 carrying nickel oxide was obtained by the same procedure as in Example 1-1, and then immersed in an aqueous solution of ammonium perrhenate (concentration 5%). To form an aqueous solution layer of ammonium perrhenate. The Re in the ammonium perrhenate aqueous solution layer of Examples 1-2 to 1-4 was 0.5% by weight, 5% by weight, and 10% by weight, respectively, with respect to the substrate 11.
Next, the nickel oxide-coated substrate 11 coated with the ammonium perrhenate aqueous solution was dried at 60 ° C. for 6 hours and then at 120 ° C. for 6 hours to remove excess solvent, and the ammonium perrhenate powder and nickel oxide were used. The coated substrate 11 was used.
Next, this was set in an electric box type furnace and sintered in air at 500 ° C. for 6 to 8 hours to convert ammonium perrhenate powder into rhenium oxide.
Next, the substrate 11 carrying nickel oxide and rhenium oxide was set in an electric tube furnace and reduced at 430 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere to make nickel oxide and rhenium oxide an alloy of Ni and Re.

実施例1−6,1−7では、実施例1−5と同様の手順で酸化ニッケルを担持した基体11を得た後、基体11に対して、1重量%及び2重量%のReを担持するよう過レニウム酸アンモニウム水溶液層を形成した以外は、実施例1−2〜1−4と同様の手順で行った。 In Examples 1-6 and 1-7, after the substrate 11 supporting nickel oxide was obtained by the same procedure as in Example 1-5, 1% by weight and 2% by weight of Re were supported on the substrate 11. The procedure was the same as in Examples 1-2 to 1-4, except that the ammonium perrhenate aqueous solution layer was formed.

実施例1−8では、製造方法B1により、Ni(第1元素)及びRu(第2元素)を含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Examples 1-8, a catalyst 10 for hydrogen production having a metal active layer 12 containing Ni (first element) and Ru (second element) was produced by the production method B1.

詳細には、実施例1−8では、実施例1−1と同様の手順で、酸化ニッケルを担持した基体11を得た後、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液(濃度10%)に浸漬させ、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液層を形成した。このときニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液層中のRuは、基体11に対して、0.5重量%であった。
次に、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液で被覆した酸化ニッケル被覆基体11を、60℃で6時間、次いで、120℃で6時間乾燥させ、余剰の溶媒を除去し、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)粉末及び酸化ニッケルで被覆した基体11とした。
次に、これを電気箱型炉にセットし、空気中、500℃で6〜8時間焼結させ、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)粉末を酸化ルテニウムにした。酸化ニッケル及び酸化ルテニウムを担持した基体11を、電気管状炉にセットし、水素雰囲気中、430℃で1時間還元し、酸化ニッケル及び酸化ルテニウムをNiとRuとの合金にした。
Specifically, in Example 1-8, the substrate 11 carrying nickel oxide was obtained in the same procedure as in Example 1-1, and then immersed in an aqueous solution of ruthenium (III) nitrosyl chloride (concentration 10%). An aqueous layer of ruthenium (III) nitrosyl nitrate was formed. At this time, Ru in the ruthenium (III) nitrate aqueous solution layer was 0.5% by weight with respect to the substrate 11.
Next, the nickel oxide-coated substrate 11 coated with an aqueous solution of ruthenium (III) nitrosyl chloride was dried at 60 ° C. for 6 hours and then at 120 ° C. for 6 hours to remove excess solvent, and the ruthenium (III) nitrosyl chloride powder was removed. And the substrate 11 coated with nickel oxide was used.
Next, this was set in an electric box type furnace and sintered in air at 500 ° C. for 6 to 8 hours to convert ruthenium (III) nitrosyl nitrate powder into ruthenium oxide. The substrate 11 carrying nickel oxide and ruthenium oxide was set in an electric tube furnace and reduced at 430 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere to make nickel oxide and ruthenium oxide an alloy of Ni and Ru.

実施例1−9では、上記製造方法A1により、Ruを含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Examples 1-9, a hydrogen production catalyst 10 having a metal active layer 12 containing Ru was produced by the above production method A1.

詳細には、実施例1−9では、硝酸ニッケル(II)六水和物水溶液に代えてニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液(濃度10%)を用いてニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液層(ただし、ニトロシル硝酸ルテニウム(III)水溶液層中のRuは、基体11に対して、2.5重量%であった)を形成した以外は、実施例1−1と同様の手順で行った。 Specifically, in Example 1-9, the aqueous solution layer of ruthenium (III) nitrosyl nitrate (however, however, using the aqueous solution of ruthenium (III) nitrosyl nitrate (concentration 10%) instead of the aqueous solution of nickel (II) nitrate hexahydrate was used. The amount of Ru in the aqueous solution layer of nitrosyl nitrate (III) nitrate was 2.5% by weight based on the substrate 11), but the procedure was the same as in Example 1-1.

比較例では、金属活性層12を有さないニッケル箔のハニカム構造体を用いた。 In the comparative example, a nickel foil honeycomb structure having no metal active layer 12 was used.

表1は、作製された実施例1−1〜1−9に係る水素製造用触媒10の金属活性層12の組成比及び基体11の幾何的表面積当たりの金属活性層12の各組成の重量(組成量)について示す。尚、組成は、後述する走査型電子顕微鏡(SEM)に付属のエネルギー分散型X線分析(EDS)によって測定した。

Figure 0006980205
Table 1 shows the composition ratio of the metal active layer 12 of the hydrogen production catalyst 10 according to the prepared Examples 1-1 to 1-9 and the weight of each composition of the metal active layer 12 per the geometric surface area of the substrate 11. Composition amount) is shown. The composition was measured by energy dispersive X-ray analysis (EDS) attached to a scanning electron microscope (SEM) described later.
Figure 0006980205

(実施例1−10〜1−12)
実施例1−10〜1−12では、基体11として、長さ219mm、幅10mm、厚さ0.03mmの金属箔を渦巻き状に巻回したものを用いた。
実施例1−10では、金属箔として、ニッケル箔を用いた。
実施例1−11では、金属箔として、ステンレス箔を用いた。
実施例1−12では、金属箔として、Fe−Cr−Al箔を用いた。
実施例1−10〜1−12では、上記製造方法B1により、Ni(第1元素)及びRe(第2元素)を含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。
実施例1−10〜1−12では、上記各金属箔に、実施例1−6と同様の手順にて、同じ組成比及び組成量比の金属活性層12を形成した。
(Examples 1-10-1-12)
In Examples 1-10-1-12, as the substrate 11, a metal foil having a length of 219 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 0.03 mm was spirally wound.
In Examples 1-10, a nickel foil was used as the metal foil.
In Examples 1-11, a stainless steel foil was used as the metal foil.
In Examples 1-12, Fe-Cr-Al foil was used as the metal foil.
In Examples 1-10 to 1-12, a hydrogen production catalyst 10 having a metal active layer 12 containing Ni (first element) and Re (second element) was produced by the above production method B1.
In Examples 1-10 to 1-12, the metal active layer 12 having the same composition ratio and composition amount ratio was formed on each of the above metal foils by the same procedure as in Example 1-6.

(実施例2−1,2−2)
実施例2−1,2−2及び比較例では、基体11として、実施例1−1と同様のニッケル箔のハニカム構造体を用いた。
(Examples 2-1 and 2-2)
In Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Example, the same nickel foil honeycomb structure as in Example 1-1 was used as the substrate 11.

実施例2−1では、上記製造方法A2により、Niを含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Example 2-1 a catalyst 10 for hydrogen production having a metal active layer 12 containing Ni was produced by the above production method A2.

詳細には、実施例2−1では、酸処理として、10%の硝酸水溶液に基体11を浸漬し、基体11の表面に硝酸ニッケル(II)水溶液層を生成した。
次に、硝酸ニッケル(II)水溶液層が形成された基体11を60℃で6時間乾燥させ、余剰の溶媒を除去し、硝酸ニッケル(II)六水和物粉末で被覆した基体11とした。
次に、これを電気箱型炉にセットし、空気中、500℃で6〜8時間焼結させ、硝酸ニッケル(II)六水和物粉末を酸化ニッケルにした。
次に、酸化ニッケルを担持した基体11を、電気管状炉にセットし、水素雰囲気中、430℃で1時間還元し、酸化ニッケルをNiにした。
Specifically, in Example 2-1 as an acid treatment, the substrate 11 was immersed in a 10% aqueous nitric acid solution to form a nickel (II) nitrate aqueous solution layer on the surface of the substrate 11.
Next, the substrate 11 on which the nickel (II) nitrate aqueous solution layer was formed was dried at 60 ° C. for 6 hours to remove excess solvent, and the substrate 11 was coated with nickel (II) nitrate hexahydrate powder.
Next, this was set in an electric box type furnace and sintered in air at 500 ° C. for 6 to 8 hours to convert nickel (II) nitrate hexahydrate powder into nickel oxide.
Next, the substrate 11 carrying nickel oxide was set in an electric tube furnace and reduced at 430 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere to convert nickel oxide to Ni.

実施例2−2では、上記製造方法B2により、Ni(第1元素)及びRe(第2元素)を含む金属活性層12を有する水素製造用触媒10を作製した。 In Example 2-2, a hydrogen production catalyst 10 having a metal active layer 12 containing Ni (first element) and Re (second element) was produced by the above production method B2.

詳細には、実施例2−2では、実施例2−1と同様の手順で酸化ニッケルを担持した基体11を得た後、基体11に対して、1重量%のReを担持するよう過レニウム酸アンモニウム水溶液層を形成した以外は、実施例1−6と同様の手順で行った。 Specifically, in Example 2-2, after the substrate 11 supporting nickel oxide was obtained by the same procedure as in Example 2-1 the perrhenium was supported so as to support 1% by weight of Re with respect to the substrate 11. The procedure was the same as in Example 1-6 except that the ammonium acid aqueous solution layer was formed.

[評価方法]
(走査型電子顕微鏡(SEM)による表面観察)
上記実施例1−1〜1−12及び実施例2−1,2−2で作製された水素製造用触媒10について、SEMによる表面観察を行った。
[Evaluation method]
(Surface observation with scanning electron microscope (SEM))
The surface of the hydrogen production catalyst 10 produced in Examples 1-1 to 1-12 and Examples 2-1 and 2-2 was observed by SEM.

(BET比表面積の測定)
上記実施例1−1〜1−12、実施例2−1,2−2、及び比較例で作製された水素製造用触媒10について、BET比表面積を測定した。
(Measurement of BET specific surface area)
The BET specific surface area was measured for the hydrogen production catalysts 10 produced in Examples 1-1 to 1-12, Examples 2-1 and 2, and Comparative Examples.

(メタン水蒸気改質反応による触媒特性の測定)
水素製造装置100を用いて、水素製造用触媒10の触媒特性を測定した。ここでは、メタンと水蒸気を用いたメタン水蒸気改質反応により水素を製造した。
反応管107におけるメタン水蒸気改質反応後、ガスクロマトグラフ110及びフローメータ112により、水素、残留メタン等を含む排出ガスの組成及び流量を測定した。
ガスクロマトグラフ110及びフローメータ112により測定された値から、式(4)によりメタン転化率を求めた。
メタン転化率〔%〕=100×(供給メタン−残留メタン)/供給メタン …(4)
ここで、メタン転化率とは、水蒸気改質反応中に供給したメタン量に対する水素の生成に寄与したメタン量の割合をいう。
求めたメタン転化率から触媒特性を評価した。
(Measurement of catalytic properties by methane steam reforming reaction)
The catalyst characteristics of the hydrogen production catalyst 10 were measured using the hydrogen production apparatus 100. Here, hydrogen was produced by a methane steam reforming reaction using methane and steam.
After the methane steam reforming reaction in the reaction tube 107, the composition and flow rate of the exhaust gas containing hydrogen, residual methane and the like were measured by a gas chromatograph 110 and a flow meter 112.
From the values measured by the gas chromatograph 110 and the flow meter 112, the methane conversion rate was determined by the formula (4).
Methane conversion rate [%] = 100 × (supplied methane-residual methane) / supplied methane ... (4)
Here, the methane conversion rate means the ratio of the amount of methane that contributed to the production of hydrogen to the amount of methane supplied during the steam reforming reaction.
The catalytic properties were evaluated from the obtained methane conversion rate.

(1)昇温実験による触媒特性の測定
実施例1−1〜1−12、実施例2−1,2−2、及び比較例に係る水素製造用触媒10について、昇温実験により触媒特性を測定した。
昇温実験による触媒特性の測定では、反応温度を所定の範囲で上昇させ、各温度での生成物の組成及びガス流量を測定した。これにより、メタン転化率と反応温度との関係を求めた。
尚、各温度で所定時間保持し、温度を安定させてから各測定を行った。
(1) Measurement of catalyst characteristics by temperature rise experiment For the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-1 to 1-12, Examples 2-1 and 2, and Comparative Example, the catalyst characteristics were determined by the temperature rise experiment. It was measured.
In the measurement of the catalyst characteristics by the temperature rise experiment, the reaction temperature was raised in a predetermined range, and the composition of the product and the gas flow rate at each temperature were measured. From this, the relationship between the methane conversion rate and the reaction temperature was obtained.
In addition, each measurement was performed after holding at each temperature for a predetermined time and stabilizing the temperature.

前処理として、水蒸気改質反応を行う前に、703Kで、水素と窒素を混合させたガスにより1時間の還元処理を行った。
反応条件として、メタンの流量を10ml(STP)/minとし、水蒸気の流量を13.63ml(STP)/minとし、窒素の流量を30ml(STP)/minとした。
水蒸気の中の分子数とメタン中のカーボン原子数の比(スチームカーボン比:S/C)は、1.36であった。反応管107に供給された、メタン、水蒸気、及び窒素の混合気体の空間速度は、6406h−1であった。
As a pretreatment, before the steam reforming reaction was carried out, a reduction treatment was carried out at 703 K for 1 hour with a gas in which hydrogen and nitrogen were mixed.
As reaction conditions, the flow rate of methane was 10 ml (STP) / min, the flow rate of water vapor was 13.63 ml (STP) / min, and the flow rate of nitrogen was 30 ml (STP) / min.
The ratio of the number of molecules in water vapor to the number of carbon atoms in methane (steam carbon ratio: S / C) was 1.36. The space velocity of the mixed gas of methane, water vapor, and nitrogen supplied to the reaction tube 107 was 6406 h- 1 .

実施例1−1〜1−12、及び比較例では、反応温度の範囲を773〜1173Kとした。尚、50Kごとに各温度で30分間ずつ保持した。
実施例2−1,2−2では、反応温度の範囲を673〜1173Kとした。尚、各温度で20分間ずつ保持した。
比較例では、反応温度の範囲を873〜1173Kとした。尚、比較例では、873Kより低い温度領域では触媒活性を示さなかったため、上記反応温度の範囲とした。
In Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Example, the reaction temperature range was 773 to 1173K. It was held at each temperature for 30 minutes at every 50 K.
In Examples 2-1 and 2-2, the reaction temperature range was set to 673 to 1173K. It was held at each temperature for 20 minutes.
In the comparative example, the reaction temperature range was set to 873 to 1173K. In the comparative example, the catalytic activity was not shown in the temperature range lower than 873K, so the reaction temperature was set to the above range.

(2)等温実験による触媒特性の測定
実施例2−1,2−2について、等温実験により触媒特性を測定した。
反応温度を973Kで一定とし、所定の反応経過時間後の生成物の組成及びガス流量を測定した。これにより、メタン転化率と反応経過時間との関係を求めた。
反応条件は、上記昇温実験と同様程度とし、通常の水素製造条件よりも厳しい反応条件下で行った。反応時間は140分間とした。
(2) Measurement of catalyst characteristics by isothermal experiment For Examples 2-1 and 2-2, the catalyst characteristics were measured by the isothermal experiment.
The reaction temperature was kept constant at 973 K, and the composition and gas flow rate of the product after a predetermined reaction elapsed time were measured. From this, the relationship between the methane conversion rate and the elapsed reaction time was determined.
The reaction conditions were the same as in the above-mentioned temperature rise experiment, and the reaction conditions were stricter than the normal hydrogen production conditions. The reaction time was 140 minutes.

[評価結果]
実施例1−1〜1−12,2−1,2−2及び比較例に係る水素製造用触媒10についての評価結果を以下に示す。
[Evaluation results]
The evaluation results of the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-1-1-12, 2-1 and 2-2 and Comparative Example are shown below.

(実施例1−1〜1〜1−9の評価結果)
図8は、実施例1−7に係る水素製造用触媒10の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。図8に示すように、粒径50nm以上150nm以下の金属微粒子が多数形成されていることが確認された。尚、実施例1−1〜1−6,1−8,1−9の水素製造用触媒10についても同様の金属微粒子を確認した。
(Evaluation Results of Examples 1-1-1 to 1-9)
FIG. 8 is an SEM image of the fine structure of the surface of the hydrogen production catalyst 10 according to Example 1-7. As shown in FIG. 8, it was confirmed that a large number of metal fine particles having a particle size of 50 nm or more and 150 nm or less were formed. Similar metal fine particles were also confirmed in the hydrogen production catalyst 10 of Examples 1-1-1-6, 1-8, 1-9.

実施例1−1〜1−9及び比較例における、BET比表面積の測定結果を表2に示す。

Figure 0006980205
表2に示すように、実施例1−1〜1−9におけるBET比表面積の値は、比較例におけるBET比表面積の値と比べて、大幅に高い値を示した。実施例1−1〜1−9に係る水素製造用触媒10では、表面積が増加しており、表面に金属微粒子が形成されていることが確認された。 Table 2 shows the measurement results of the BET specific surface area in Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples.
Figure 0006980205
As shown in Table 2, the values of the BET specific surface area in Examples 1-1 to 1-9 showed significantly higher values than the values of the BET specific surface area in the comparative examples. In the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-1 to 1-9, it was confirmed that the surface area was increased and metal fine particles were formed on the surface.

図9は、実施例1−1〜1〜1−9及び比較例に係る水素製造用触媒10の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。図9では、同じ反応条件でのメタンの平衡転化率の計算結果も示す。尚、平衡転化率は、一定圧力下において各温度で、式(2),(3)に示す反応が平衡に達したときのメタン転化率の理論値である。
比較例では、873Kより低い温度領域で触媒活性を示さないのに対して、実施例1−1〜1−9では、873より低い温度領域でも触媒活性を示すことが確認された。
また、実施例1−1〜1−9では、メタン転化率が、1073K以下の低い温度領域でも、比較例におけるメタン転化率より高い値を示した。このように、実施例1−1〜1−9では、比較例と比べて、低い温度領域でも高い触媒活性が得られることが確認された。
特に、Ni金属微粒子からなる実施例1−1,1−5、並びにNi及びRe金属微粒子からなる実施例1−2〜1−4,1−6,1−7では、メタン転化率が、1073K以下の低い温度領域でも平衡転化率に近い値を示した。このように、実施例1−1〜1−7では、低い温度領域でより高い触媒活性が得られることが確認された。
FIG. 9 is a graph showing the catalyst characteristics of the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-1 to 1 to 1-9 and Comparative Example by the temperature rise experiment. FIG. 9 also shows the calculation results of the equilibrium conversion rate of methane under the same reaction conditions. The equilibrium conversion rate is a theoretical value of the methane conversion rate when the reactions represented by the equations (2) and (3) reach equilibrium at each temperature under a constant pressure.
In Comparative Example, it was confirmed that the catalytic activity was not exhibited in the temperature region lower than 873K, whereas in Examples 1-1 to 1-9, the catalytic activity was exhibited even in the temperature region lower than 873.
Further, in Examples 1-1 to 1-9, the methane conversion rate was higher than that in the comparative example even in a low temperature region of 1073 K or less. As described above, it was confirmed that in Examples 1-1 to 1-9, higher catalytic activity can be obtained even in a low temperature region as compared with Comparative Examples.
In particular, in Examples 1-1, 1-5 composed of Ni metal fine particles and Examples 1-2-1 to 1-4, 1-6, 1-7 composed of Ni and Re metal fine particles, the methane conversion rate was 1073 K. Even in the following low temperature range, the value close to the equilibrium conversion rate was shown. Thus, in Examples 1-1-1-7, it was confirmed that higher catalytic activity can be obtained in the low temperature region.

(実施例1−10〜1〜1−12の評価結果)
実施例1−10〜1〜1−12における、BET比表面積の測定結果を表3に示す。

Figure 0006980205
表3に示すように、実施例1−10〜1−12におけるBET比表面積の値は、比較例におけるBET比表面積の値と比べて、大幅に高い値を示した。実施例1−10〜1−12に係る水素製造用触媒10では、表面積が増加しており、基体11の表面に金属微粒子が形成されていることが確認された。 (Evaluation Results of Examples 1-10-1 to 1-12)
Table 3 shows the measurement results of the BET specific surface area in Examples 1-10-1 to 1-12.
Figure 0006980205
As shown in Table 3, the value of the BET specific surface area in Examples 1-10 to 1-12 showed a significantly higher value than the value of the BET specific surface area in the comparative example. In the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-10 to 1-12, it was confirmed that the surface area was increased and metal fine particles were formed on the surface of the substrate 11.

図10は、実施例1−10〜1〜1−12に係る水素製造用触媒10の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。図10では、同じ反応条件で各反応温度でのメタンの平衡転化率の計算結果も示す。また、図10では、参考として、実施例1−6のメタン転化率の結果も併せて示す。 FIG. 10 is a graph showing the catalyst characteristics of the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 1-10-1 to 1-12 by a temperature rise experiment. FIG. 10 also shows the calculation results of the equilibrium conversion rate of methane at each reaction temperature under the same reaction conditions. In addition, FIG. 10 also shows the results of the methane conversion rate of Example 1-6 for reference.

実施例1−10〜1−12では、基体11がニッケル箔のハニカム構造体である実施例1−6と同様に、メタン転化率が、1073K以下の低い温度領域でも平衡転化率に近い値を示した。これより、基体11が渦巻き構造体の場合でも、高い触媒活性が得られることが確認された。また、基体11が、ニッケル箔以外の金属箔から作製されていた場合でも、高い触媒活性が得られることが確認された。 In Examples 1-10 to 1-12, the methane conversion rate is close to the equilibrium conversion rate even in a low temperature region of 1073 K or less, as in Example 1-6 in which the substrate 11 is a honeycomb structure made of nickel foil. Indicated. From this, it was confirmed that high catalytic activity can be obtained even when the substrate 11 is a spiral structure. Further, it was confirmed that high catalytic activity can be obtained even when the substrate 11 is made of a metal foil other than the nickel foil.

(実施例2−1,2−2の評価結果)
図11は、実施例2−1における還元処理前の基体11の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。図12は、実施例2−2における還元処理前の基体11の表面の微細組織を撮像したSEM画像である。
実施例2−1では、図11に示すように、酸処理によりNiを含む酸化物微粒子層が基体11上に形成され、酸化物微粒子の粒径が50nm以上150nm以下であることが確認された。
実施例2−2では、図12に示すように、Ni(第1元素)及びRe(第2元素)を含む酸化物微粒子層が形成され、酸化物微粒子の粒径が10nm以上100nmであることが確認された。実施例2−2では、実施例2−1に係る酸化物微粒子層の粒子よりも、さらに微細化されていることが確認された。
尚、これらを還元処理後も、金属微粒子として、その粒径が維持されていることを確認した。
(Evaluation Results of Examples 2-1 and 2-2)
FIG. 11 is an SEM image of the fine structure of the surface of the substrate 11 before the reduction treatment in Example 2-1. FIG. 12 is an SEM image of the fine structure on the surface of the substrate 11 before the reduction treatment in Example 2-2.
In Example 2-1 as shown in FIG. 11, it was confirmed that the oxide fine particle layer containing Ni was formed on the substrate 11 by the acid treatment, and the particle size of the oxide fine particles was 50 nm or more and 150 nm or less. ..
In Example 2-2, as shown in FIG. 12, an oxide fine particle layer containing Ni (first element) and Re (second element) is formed, and the particle size of the oxide fine particles is 10 nm or more and 100 nm. Was confirmed. In Example 2-2, it was confirmed that the particles were further refined than the particles of the oxide fine particle layer according to Example 2-1.
It was confirmed that these particles were maintained as metal fine particles even after the reduction treatment.

実施例2−1,2−2及び比較例における、BET比表面積の測定結果を表4に示す。

Figure 0006980205
表4に示すように、実施例2−1,2−2におけるBET比表面積の値は、比較例におけるBET比表面積の値と比べて、大幅に高い値を示した。実施例2−1,2−2に係る水素製造用触媒10では、表面積が増加しており、基体11の表面に金属微粒子が形成されていることが確認された。また、実施例2−2に係る水素製造用触媒10では、実施例2−1に係る水素製造用触媒10よりもBET比表面積の値が大きく、さらに微細化が促進されていることが確認された。 Table 4 shows the measurement results of the BET specific surface area in Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Examples.
Figure 0006980205
As shown in Table 4, the value of the BET specific surface area in Examples 2-1 and 2-2 showed a significantly higher value than the value of the BET specific surface area in the comparative example. In the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 2-1 and 2-2, it was confirmed that the surface area was increased and metal fine particles were formed on the surface of the substrate 11. Further, it was confirmed that the hydrogen production catalyst 10 according to Example 2-2 has a larger BET specific surface area value than the hydrogen production catalyst 10 according to Example 2-1 and further miniaturization is promoted. rice field.

図13は、実施例2−1,2−2及び比較例に係る水素製造用触媒10の昇温実験による触媒特性を示すグラフである。
比較例では、873Kより低い温度領域で触媒活性を示さないのに対して、実施例2−1,2−2では、873より低い温度領域でも触媒活性を示すことが確認された。
また、実施例2−1,2−2では、メタン転化率が、1073K以下の低い温度領域でも、比較例におけるメタン転化率より大幅に高い値を示した。このように、酸処理による実施例2−1,2−2では、低い温度領域でも高い触媒活性が得られることが確認された。
FIG. 13 is a graph showing the catalyst characteristics of the hydrogen production catalyst 10 according to Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Example by the temperature rise experiment.
In Comparative Example, it was confirmed that the catalytic activity was not exhibited in the temperature region lower than 873K, whereas in Examples 2-1 and 2-2, the catalytic activity was exhibited even in the temperature region lower than 873.
Further, in Examples 2-1 and 2-2, the methane conversion rate showed a significantly higher value than the methane conversion rate in the comparative example even in a low temperature region of 1073 K or less. As described above, it was confirmed that in Examples 2-1 and 2-2 by acid treatment, high catalytic activity can be obtained even in a low temperature region.

また、等温実験による触媒特性測定の結果、Ni金属微粒子からなる金属活性層12が形成された実施例2−1に係る水素製造用触媒10では、厳しい水素製造条件下において140分間経過しても、メタン転化率が10%程度しか減少しなかった。ニッケル箔にNi金属微粒子が形成されることにより、高いメタン転化率が長時間維持されることが確認された。これは、例えば、金属箔と金属微粒子の成分を同じにすることで、熱膨張率の差による金属活性層12の剥離を抑えることができたためと考えられる。
また、Ni及びRe金属微粒子からなる金属活性層12が形成された実施例2−2に係る水素製造用触媒10では、メタン転化率が3%程度しか減少しなかった。Ni金属微粒子とRe金属微粒子が合金化されることで、耐熱性が向上し、高いメタン転化率がさらに長時間維持されることが確認された。これは、例えば、Ni金属微粒子とRe金属微粒子が合金化することで、金属微粒子の粗大化が抑制されたためと考えられる。
Further, in the hydrogen production catalyst 10 according to Example 2-1 in which the metal active layer 12 made of Ni metal fine particles was formed as a result of the catalyst characteristic measurement by the isothermal experiment, even after 140 minutes passed under severe hydrogen production conditions. , The methane conversion rate decreased by only about 10%. It was confirmed that the high methane conversion rate was maintained for a long time by forming Ni metal fine particles on the nickel foil. It is considered that this is because, for example, by making the components of the metal foil and the metal fine particles the same, it was possible to suppress the peeling of the metal active layer 12 due to the difference in the coefficient of thermal expansion.
Further, in the hydrogen production catalyst 10 according to Example 2-2 in which the metal active layer 12 composed of Ni and Re metal fine particles was formed, the methane conversion rate was reduced by only about 3%. It was confirmed that the alloying of Ni metal fine particles and Re metal fine particles improved heat resistance and maintained a high methane conversion rate for a longer period of time. It is considered that this is because, for example, the alloying of the Ni metal fine particles and the Re metal fine particles suppressed the coarsening of the metal fine particles.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

10・・・水素製造用触媒
11・・・基体
11a,11b・・・金属箔
12・・・金属活性層
100・・・水素製造装置
101・・・供給部
102・・・触媒反応部
103・・・蒸発器
104・・・水収容部
105・・・ポンプ
106・・・重量秤
107・・・反応管
108・・・石英ウール
109・・・電気炉
110・・・ガスクロマトグラフ
111・・・コールドトラップ
112・・・フローメータ
10 ... Hydrogen production catalyst 11 ... Base 11a, 11b ... Metal foil 12 ... Metal active layer 100 ... Hydrogen production equipment 101 ... Supply unit 102 ... Catalyst reaction unit 103.・ ・ Evaporator 104 ・ ・ ・ Water storage 105 ・ ・ ・ Pump 106 ・ ・ ・ Weight scale 107 ・ ・ ・ Reaction tube 108 ・ ・ ・ Quartz wool 109 ・ ・ ・ Electric furnace 110 ・ ・ ・ Gas chromatograph 111 ・ ・ ・Cold trap 112 ・ ・ ・ Flow meter

Claims (16)

金属箔と、
前記金属箔に担持された金属粒子からなる金属活性層と、
を備え
前記金属粒子は、NiおよびReからなる合金であり、
前記金属粒子は、10nm以上150nm以下の範囲の粒径を有し、
前記金属箔は、Ni、ステンレス、及び鉄基合金からなる群から選択される材料を主成分とし、
前記金属箔は、ハニカム構造体又は渦巻き構造体を構成し、
メタン、エタンおよびプロパンからなる群から選択される炭化水素化合物の水蒸気改質反応を促進する、水素製造用触媒。
With metal foil,
A metal active layer made of metal particles supported on the metal foil,
Equipped with
The metal particles are alloys composed of Ni and Re, and are made of an alloy.
The metal particles have a particle size in the range of 10 nm or more and 150 nm or less.
The metal foil is mainly composed of a material selected from the group consisting of Ni, stainless steel, and iron-based alloys.
The metal foil constitutes a honeycomb structure or a swirl structure.
A catalyst for hydrogen production that promotes the steam reforming reaction of hydrocarbon compounds selected from the group consisting of methane, ethane and propane.
請求項に記載の水素製造用触媒であって、
前記金属粒子におけるNiの含有量は、1wt%以上100wt%未満であり、
前記金属粒子におけるReの含有量は、0wt%より多く99wt%以下である
水素製造用触媒。
The catalyst for hydrogen production according to claim 1.
The content of Ni in the metal particles is 1 wt% or more and less than 100 wt%.
A catalyst for hydrogen production in which the content of Re in the metal particles is more than 0 wt% and 99 wt% or less.
請求項に記載の水素製造用触媒であって、
前記金属粒子におけるNiの含有量は、30wt%以上92wt%以下であり、
前記金属粒子におけるReの含有量は、8wt%以上70wt%以下である
水素製造用触媒。
The catalyst for hydrogen production according to claim 2.
The content of Ni in the metal particles is 30 wt% or more and 92 wt% or less.
A catalyst for hydrogen production in which the content of Re in the metal particles is 8 wt% or more and 70 wt% or less.
請求項1から3のいずれか一つに記載の水素製造用触媒であって、
前記金属箔は、Niを主成分とする
水素製造用触媒。
The catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 3.
The metal foil is a catalyst for hydrogen production containing Ni as a main component.
請求項1から4のいずれか一つに記載の水素製造用触媒であって、The catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 4.
0.49m0.49m 2 /g以上5.68m/ G or more 5.68m 2 /g以下の範囲のBET比表面積を有するHas a BET specific surface area in the range of / g or less
水素製造用触媒。Catalyst for hydrogen production.
請求項1から5のいずれか一つに記載の水素製造用触媒であって、The catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 5.
前記金属粒子は、10nm以上100nm以下の範囲の粒径を有するThe metal particles have a particle size in the range of 10 nm or more and 100 nm or less.
水素製造用触媒。Catalyst for hydrogen production.
請求項1から6のいずれか一つに記載の水素製造用触媒であって、The catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 6.
メタンの水蒸気改質反応を促進する、水素製造用触媒。A catalyst for hydrogen production that promotes the steam reforming reaction of methane.
請求項1から7のいずれか一つに記載の水素製造用触媒の製造方法であって、The method for producing a catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 7.
前記金属箔の表面に、Niを含む強酸塩粉末層の形成に次いでReを含む強酸塩粉末層を形成し、または、Reを含む強酸塩粉末層の形成に次いでNiを含む強酸塩粉末層を形成し、On the surface of the metal foil, a strong acid powder layer containing Re is formed following the formation of a strong acid powder layer containing Ni, or a strong acid powder layer containing Ni is formed following the formation of a strong acid powder layer containing Re. Form and
前記Niを含む強酸塩粉末層および前記Reを含む強酸塩粉末層を熱分解することで、NiおよびReを含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing Ni and the strong acid powder layer containing Re, an oxide particle layer containing Ni and Re is formed.
前記NiおよびReを含む酸化物粒子層を還元することで、前記金属粒子からなる前記金属活性層を形成するBy reducing the oxide particle layer containing Ni and Re, the metal active layer made of the metal particles is formed.
水素製造用触媒の製造方法。A method for producing a catalyst for hydrogen production.
請求項1から7のいずれか一つに記載の水素製造用触媒の製造方法であって、The method for producing a catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 7.
前記金属箔の表面に、Niを含む強酸塩粉末層を形成し、A strong acid powder layer containing Ni is formed on the surface of the metal foil.
前記Niを含む強酸塩粉末層を熱分解することで、Niを含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing Ni, an oxide particle layer containing Ni is formed.
前記Niを含む酸化物粒子層上にReを含む強酸塩粉末層を形成し、A strong acid powder layer containing Re is formed on the oxide particle layer containing Ni, and a strong acid powder layer containing Re is formed.
前記Reを含む強酸塩粉末層を熱分解することで、Reを含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing Re, an oxide particle layer containing Re is formed.
前記Niを含む酸化物粒子層および前記Reを含む酸化物粒子層を還元することで、前記金属粒子からなる前記金属活性層を形成するBy reducing the oxide particle layer containing Ni and the oxide particle layer containing Re, the metal active layer made of the metal particles is formed.
水素製造用触媒の製造方法。A method for producing a catalyst for hydrogen production.
請求項1から7のいずれか一つに記載の水素製造用触媒の製造方法であって、The method for producing a catalyst for hydrogen production according to any one of claims 1 to 7.
前記金属箔の表面に、Reを含む強酸塩粉末層を形成し、A strong acid powder layer containing Re was formed on the surface of the metal foil.
前記Reを含む強酸塩粉末層を熱分解することで、Reを含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing Re, an oxide particle layer containing Re is formed.
前記Reを含む酸化物粒子層上にNiを含む強酸塩粉末層を形成し、A strong acid powder layer containing Ni is formed on the oxide particle layer containing Re.
前記Niを含む強酸塩粉末層を熱分解することで、Niを含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing Ni, an oxide particle layer containing Ni is formed.
前記Reを含む酸化物粒子層および前記Niを含む酸化物粒子層を還元することで、前記金属粒子からなる前記金属活性層を形成するBy reducing the oxide particle layer containing Re and the oxide particle layer containing Ni, the metal active layer made of the metal particles is formed.
水素製造用触媒の製造方法。A method for producing a catalyst for hydrogen production.
第1金属元素を主成分とする金属箔の表面を酸処理することで、前記金属箔の表面に前記第1金属元素を含む強酸塩粉末層を形成し、
前記第1金属元素を含む強酸塩粉末層を熱分解することで、前記第1金属元素を含む酸化物粒子層を形成し、
前記第1金属元素を含む酸化物粒子層を還元することで、前記第1金属元素を含む金属活性層を形成する
水素製造用触媒の製造方法。
By acid-treating the surface of the metal foil containing the first metal element as a main component, a strong acid powder layer containing the first metal element is formed on the surface of the metal foil.
By thermally decomposing the strong acid powder layer containing the first metal element, an oxide particle layer containing the first metal element is formed.
A method for producing a catalyst for producing hydrogen, which forms a metal active layer containing the first metal element by reducing the oxide particle layer containing the first metal element.
請求項11に記載の水素製造用触媒の製造方法であって、
前記第1金属元素は、Niである
水素製造用触媒の製造方法。
The method for producing a catalyst for hydrogen production according to claim 11.
The method for producing a catalyst for hydrogen production, wherein the first metal element is Ni.
請求項11又は12に記載の水素製造用触媒の製造方法であって、
硝酸を用いて前記金属箔の表面を酸処理する
水素製造用触媒の製造方法。
The method for producing a catalyst for hydrogen production according to claim 11 or 12.
A method for producing a catalyst for hydrogen production, in which the surface of the metal foil is acid-treated with nitric acid.
請求項11から13のいずれか一つに記載の水素製造用触媒の製造方法であって、The method for producing a catalyst for hydrogen production according to any one of claims 11 to 13.
前記第1金属元素を含む酸化物粒子層の還元に先立って、前記第1金属元素を含む酸化物粒子層上に前記第1金属元素とは異なる第2金属元素を含む強酸塩粉末層を形成し、Prior to the reduction of the oxide particle layer containing the first metal element, a strong acid salt powder layer containing a second metal element different from the first metal element is formed on the oxide particle layer containing the first metal element. death,
前記第2金属元素を含む強酸塩粉末層を熱分解することで、前記第2金属元素を含む酸化物粒子層を形成し、By thermally decomposing the strong acid powder layer containing the second metal element, an oxide particle layer containing the second metal element is formed.
前記第1金属元素を含む酸化物粒子層および前記第2金属元素を含む酸化物粒子層を還元することで、前記第1金属元素および前記第2金属元素を含む金属活性層を形成するBy reducing the oxide particle layer containing the first metal element and the oxide particle layer containing the second metal element, a metal active layer containing the first metal element and the second metal element is formed.
水素製造用触媒の製造方法。A method for producing a catalyst for hydrogen production.
請求項14に記載の水素製造用触媒の製造方法であって、
前記第2金属元素は、Ru,Re,Mn,Mo,W,Cr,Ta,Hf,Os,Sn,Zn,La,Ce,Rh,Pt,Mg,Al,Si,Cuから1以上選択される
水素製造用触媒の製造方法。
The method for producing a catalyst for hydrogen production according to claim 14.
The second metal element is selected from one or more from Ru, Re, Mn, Mo, W, Cr, Ta, Hf, Os, Sn, Zn, La, Ce, Rh, Pt, Mg, Al, Si, and Cu. A method for producing a catalyst for hydrogen production.
メタン、エタンおよびプロパンからなる群から選択される炭化水素化合物を含有する水素原料ガスと、水蒸気を含有する反応ガスとを供給する供給部と、
前記供給部から供給された前記水素原料ガスと前記反応ガスとを反応させて、水蒸気改質反応を生じる触媒反応部と
を備え、
前記触媒反応部は、請求項1からのいずれか一つに記載の水素製造用触媒を有する
水素製造装置。
A supply unit for supplying a hydrogen raw material gas containing a hydrocarbon compound selected from the group consisting of methane, ethane and propane, and a reaction gas containing water vapor.
It is provided with a catalytic reaction unit that causes a steam reforming reaction by reacting the hydrogen raw material gas supplied from the supply unit with the reaction gas.
The catalyst reaction unit is a hydrogen production apparatus having the hydrogen production catalyst according to any one of claims 1 to 7.
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